熱電偶溫度計量常見問題的處理措施探討

祝洪凡

摘 要：工業生產對環境溫度要求較高，為保證溫度在生產范圍內，需要利用儀器進行環境測溫。而最常的測溫儀器就是熱電偶溫度計。熱電偶的優勢較多，能夠更精確的測出環境溫度來指導生產作業。但由于眾多因素的綜合影響，熱電偶的使用會出現一定的誤差而失準。研究熱電偶溫計量問題對解決生產難題具有重要作用。本文簡要說明了熱電偶的測溫基本原理，分析了熱電偶溫度計測量誤差來源和原因，并提出熱電偶誤差校正的有效方法，給出熱電偶的使用注意事項，為熱電偶的維護和保養提供一些參考。

關鍵詞：熱電偶溫度計量；常見問題；處理措施

工業生產中溫度是必不可少的控制因素，對工業生產的意義重大。為了實現精確化控制溫度，熱電偶測溫儀表應用越來越廣泛。熱電偶溫度傳感器能夠直接與環境接觸，省去中間介質的傳遞，溫度測量更精確，誤差更小。而且熱電偶結構簡單，造型可根據需求隨意變化，操作簡單，性價比很高。但是，熱電偶的使用需要嚴格的操作規程，一旦使用不規范，或保養不到位，熱電偶就會產生溫量計量誤差，給工業生產帶來困擾。因此，對熱電偶的誤差來源進行分析并尋找解決對策是十分必要的。

1 熱電偶工作原理

熱電偶進行測溫時，利用塞貝克效應（Seebeckeffect），將不同熱導體間的溫度差轉化成電信號，再利用二次儀表轉化為我們直觀看到的溫度顯示值。當溫度差越大時，不同導體間的電流就會越強，產生的電信號也越強，兩者成正相關。強溫差使得強電流產生強大的電信號，從而在儀表上可以看到由強溫差轉化而來的測溫值。熱電偶具有準確度高，靈敏性高，測溫響應時間短，并可以直接接觸待測物質等優點。同時，熱電信號可以遠距離發送，為工業自動化控制的實現提供助力。但是，熱電偶隨著使用頻率的增多，精確度會逐漸下降，需要不斷進行誤差來源追溯，加強維護、保養和校正，才能將超差有效的避免，提高熱電偶的測溫質量和精確度。

2 熱電偶溫度計量的常見問題

2.1 熱電偶安裝不合理引起的問題

熱電偶在對待測物質進行測溫時，位置的選擇十分的重要，對其精確度影響較大。一旦位置安裝不對，插入深度不達使用標準，熱電偶工作誤差就會隨之增大。而且由于沒同物質的導熱性能不同，應用熱電偶時，要對插入深度進行校正與調整，并反得試驗來確度深度，否則誤差控制很難到位。

2.2 熱輻射以及導熱問題

熱輻射范圍較大，會對正在測量的熱電偶測量端產生輻射熱影響，成為測量誤差的來源之一。而導熱誤差則是熱電偶本身構造所形成的，其導體導熱隨著長度的變化會出現溫度差，使得溫度指示值出現偏差。

2.3 熱電偶動態響應問題

熱電偶的動態響應問題是指熱電偶進入待測物質后，其指示值響應時間超出了標準響應時間。熱電偶是插入式測溫，需要測量端與待測物溫度無偏差，才能進行電信號的轉化。因此，這種響應時間的快速直接影響著其靈敏度。這種靈敏度受構造和使用環境溫度條件所影響。靜止測量時，熱電偶靈敏度高，準確度高。而當待測物質溫度是動態變化狀態時，熱電偶或無法與這種變化保持同步，就會產生動態響應誤差，使每一時刻的測量值出現偏差。

2.4 測量系統漏電引起的問題

熱電偶結構存在缺陷，如絕緣層老化開裂而漏電，溫度差形成的熱電流損失，熱電勢受影響，導致測量端出示的溫度值與實際溫度存在溫差誤差，甚至出現測量值無法顯示的故障。

3 熱電偶溫度計量常見問題的處理措施

3.1 合理選擇測溫點與插入深度

熱電偶測溫，位置和深選擇至關重要。為保證測量準確，要對待測環境進行數據采集分析總結，尋找最佳的檢測點來消除測溫誤差，從而達到溫度監測和控制的作用。對于最佳的插入深度，要從熱電偶本身結構、材質和保護材質、密封性等方面綜合考慮，進行深度檢測實線并總結數據變化規律，利用其它工具對其進行分析，從而將最佳深度數據確定下來。對于測量環境的不同，熱電偶插入深度確定同樣需要實驗確定，才能有效避免測溫誤差超差問題的出現。

3.2 熱輻射及導熱問題的修正

熱輻射誤差修正方法如下：一是通過對流形式來降低輻射熱；二是通過隔離措施控別熱交換。導熱誤差的修正于是五殺基本雷同，可以加強對流或者采取措施降低導熱的方法來實現。

3.3 熱電偶動態響應問題的修正

熱電偶動態響應強弱是其靈敏性的表現。提高靈敏性，才能加快熱響應速度。可以從加快熱傳感響應速度和調小滯后時間兩方面來校正。研究結果表明，熱電偶熱響應越快，其接點體積越細小，接觸面越大。因此，進行校正時，可以改變檢測端外形，使熱電偶接點體積精細化，還要與待測液的接觸面積增大，從而縮小熱電偶的熱響應滯后時間。此外，采用導熱性能強，熱響應快的材質作熱電偶傳感器，將動態響應誤差降至安全標準內，才能將熱電偶的最佳性能發揮出來。

3.4 測量系統漏電問題的修正

熱電偶測溫系統有電流變，絕緣層容易老化，必須定期維護、檢查和保養，才能避免漏電誤差。此外，還可增大熱電偶直徑，加厚保護層等方法來避免誤差超差。

4 熱電偶使用中的注意事項

1）從實際測溫環境出發，科學選擇熱電偶類型和保護層材質。

2）合理選用冷端補償器。

3）插入深度經確定不要隨意更改，與被測物質接觸距離在10cm以內，保證插入部位為中央部位。

4）熱電偶的使用環境要均衡，避免忽冷忽熱損傷防瓷骨保護管。

5）設有保護裝置的熱電偶必須帶保護裝置進行作業。

6）熱電偶保護裝置要及時保養維護，發現變薄、開焊、腐蝕等情況立即更換。

7）熱電偶接線要按照圖紙進行，特別需要注意的是補償導線的正、負極。

8）特別注意保護補償導線，防刮傷、折斷和電磁干擾等。

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